成都市绿色屋面植物配置及生态经济效益研究

2017-08-30

四川水泥 2017年8期

(西南石油大学，四川新都 610500)

余秋君

(西南石油大学，四川新都 610500)

本文对成都市西南石油大学香城学府的屋顶绿化进行具体研究，运用stormwater calculator软件对该区域的雨水截留能力进行分析，通过选择不同植物配置计算绿色屋面对该地区的抗霾效益，并分析花园式屋顶绿化所带来的生态效益和经济效益。研究得出绿色屋面能增加雨水蒸发量，减少区域雨水径流量以及PM2.5含量，尤其花园式屋顶绿化表现明显。对于成都市，大叶黄杨+红花檵木+草坪的花园式屋顶绿化配置具有很强的滞尘能力，而木芙蓉或贴梗海棠+草本植物的花园式配置在降温增湿，固碳释氧上有较好的表现。花园式屋顶绿化每年可以为香城学府区域带来最大约0.766t的滞尘量，经济效益为180.24元/m2/年。简单式屋顶绿化每年也可以为该区域带来约0.073t的滞尘量。综上所述，本文从低影响开发理念（LID），城市绿化面积，城市空气质量（PM2.5）以及经济效益的角度，为成都市的绿色屋面发展提供参考和建议。

成都市；屋顶绿化；雾霾；生态经济效益

0 引言

由于我国的经济建设造成绿地面积减少，环境恶化，空气质量变差。就成都而言，目前空气主要受PM2.5影响较为严重。图1.1为2013年12月-2017年1月成都pm2.5的平均值，从图中可以看到，近几年来成都地区冬天（12月、1月）的pm2.5指数非常高，超过了100μg/m³，达到中度污染的标准（中度污染：115～150 μg/m³）。

图1.1 2013年12月-2017年1月成都pm2.5平均值（中国空气质量在线检测分析平台）

成都属亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、雨量充沛。年平均气温为16.2℃，年平均总降水量为918.2毫米。目前在成都市屋顶绿化中适应性强的有89种木本植物[1]，如乔木类：天竺桂、金叶女贞；灌木类：贴梗海棠、月季等。而草本类植物如中华景天、垂盆草、佛甲草、细叶结缕草以及一些时令草花等都很适合屋顶绿化。所以成都市屋顶绿化具有广阔的发展前景。本文通过软件模拟和计算分析相结合来说明屋顶绿化对控制雨水和治理雾霾所发挥的作用。

1 案例分析

本文从绿色屋顶截留雨水能力，和抗雾霾所能带来的经济效益来说明成都地区绿色屋顶的发展前景。

1.1 雨水截留能力分析

图1.1 香城学府50-55栋屋顶及其小区

表1.1 香城学府有关参数

cover）街道等不透水表面（impervious） 18928.8 37.4%

（注意：在做计算时屋顶也属于不透水表面）

本节从有绿色屋面和没有绿色屋面，及采用简单式和花园式屋顶绿化来分析其对雨水的截留能力。

（1）采用绿色屋面与不采用的对比

模拟基础参数如图1.2。

图1.2 绿色屋面应用与否的参数对比（current:应用绿色屋面 baseline：没用绿色屋面）

软件计算结果及分析：

图1.3 关于径流、渗透、蒸发的计算结果（一）

从图1.3中可以看到，采用绿色屋面之后，区域径流量所占的比例减少了2%，而蒸发量比例提高，所以合理利用绿色屋顶，可以有效的控制雨水量。

（2）采用简单式和花园式屋顶绿化的对比

模拟基础参数与图1.2相同。不同点见表1.2。

表1.2 不同类型绿色屋面有关土壤参数对比（current：花园式 baseline：简单式）

结果及分析：

图1.4 关于径流、渗透、蒸发的计算结果（二）

从图1.4中可以看到，花园式屋顶绿化平均年径流量为33.48英寸，简单式为34.21英寸，且花园式区域径流量占比比简单式减少了2%，同理蒸发量占比提高，对整个区域的雨水控制起到了更大的作用。

1.2 植物配置及生态效益分析

本节通过对比不同植物应用于花园式屋顶绿化所带来的不同生态效益，进而优选出适合成都地区的屋顶植物配置，最后计算绿色屋面在成都地区的抗霾效益。

（1）常用植物

花园式屋顶绿化主要有3种群落结构：少量小乔木+少量灌木+草坪；少量灌木+草坪；少量小乔木+草坪。下列图表是几种木本植物的生态效益对比。

表1.3 不同植物的滞尘能力以及叶片蒸腾、释放水量表[4]

图1.5 不同植物的平均滞尘量柱状图[5]

从上方图表可以看到，大叶黄杨在小乔木里面具有特别优秀的滞尘能力，木芙蓉和桂花次之。从植物的性状来看，大叶黄杨叶片为革质，且表面有沟壑，栽植密集呈带、片状，外界风力带来的粉尘被密集的枝叶截留，使粉尘更容易沉降。

灌木里面，红花檵木的滞尘能力是最好的，原因是红花繼木叶片表面不均匀分布有1-3分叉的绒毛，对其阻挡和滞留灰尘颗粒起到很大的固定作用，且其叶表下陷的细胞与周围深脊形成的不规则单层网状结构，有利于滞留各种粒径的灰尘颗粒。[6]

表1.4 不同植物的降温增湿、固碳释氧及热量吸收表[1]

图1.6 不同植物的降温增湿、固碳释氧柱状图

结合表1.3、1.4和图1.6分析，乔木类的木芙蓉和灌木类的贴梗海棠在降温增湿、固碳释氧能力上有良好的表现，因此，将它们种植在屋顶上可以极大的改善温湿度和城市二氧化碳浓度，符合屋顶绿化要求和海绵城市建设理念。

相比于雨水，成都近几年来的生态环境问题重点转移到了雾霾上面，pm2.5的热点依然在持续。因此在绿色屋面植物配置上，应该考虑将更多具有滞尘能力的植物优先选择，如上文得出的大叶黄杨和红花檵木。

（2）不同植物配置对成都地区的抗霾效益

以滞尘量最大的乔木、灌木及草坪配置来举例计算。

表1.5 不同植物配置及滞尘量

根据计算，以此种方式配置屋面可使单位面积的年均滞尘量达到0.1054kg。将其应用于香城学府屋顶，计算滞尘效益。

表1.6 相关屋顶面积参数

香城学府屋顶绿化年滞尘量(M/t)=有效绿化面积（S/m2）×单位面积年均滞尘量（Q/t）

假设采用简单式屋顶绿化，即草坪（100%）。则香城学府屋顶年滞尘量为：

1.3 经济效益分析

（1）成都市屋顶绿化单位生态效益经济价值评价

①固碳释氧效益评价：根据换算，一般树木的固碳释氧能力如表1.7。

表1.7 一般树木的固碳释氧能力表[7]

国际上通用的瑞典的碳税率约为C150美元/t[8]，将此碳税率换算为固定CO2率并将其转换成人民币大约为0.2826元/kg。经计算可得，每m2屋顶绿地每年固碳的经济价值为45.78元。

再采用工业制氧价格来计算植物释放O2的经济价值。以工业氧的现价0.4元/kg来计算[9]，成都市每m2屋顶绿地每年释氧经济价值为47.13元。

综上所述，成都市屋顶绿化固碳释氧的单位经济价值为92.91元/ m2/年。

②净化空气效益评价：成都城区空气中的有害气体主要成分是SO2。据统计，屋顶绿化年吸收SO2量约为0.0031 kg/ m2,根据成都市污费征收标准（2010年1月1日）1.26元/kg，则成都屋顶绿化吸收有毒气体的单位经济价值为0.0039元/m2/年。

根据成都花园式屋顶绿化年滞尘量0.1054kg/ m2,再按燃煤炉窑大气污染物排污收费标准的平均值0.56元/kg计算，成都市屋顶绿化的降尘价值为0.059元/m2/年。

③节能降耗效益评价：按照轻型屋顶绿化的节电效果实验显示，屋顶绿化节电效果为0.1399kwh/m2/d，根据100天计算，每m2可节约电量139.9kwh，成都市居民用电价格为0.6224元/kwh，据此测算，成都市屋顶绿化的单位节能降耗价值为87.07元/m2/年。

④涵养水源效益评价：根据研究数据，每平方米的绿色屋面每年能够存水0.05t[10]，按照成都市中心城区居民用水阶梯价格表3.85元/t计算，成都市屋顶绿化涵养水源单位生态效益为0.193元/ m2/年。

表1.8 成都市屋顶绿化单位生态效益经济价值评价表

（2）屋顶绿化的经济性

屋顶绿化使寸土寸金的土地得到了第二次开发利用。一般屋顶绿化的建设成本为每平方米70-500元[11]，而地面绿化算上征地成本，将是屋顶绿化的10倍以上。以成都为例，在中心城区，绿化1万m2土地，加上征地，拆迁补偿费用在内，约需3000万元（参考成都市某园林绿化项目造价指标分析和四川省金牛区某拆迁安置房工程造价指标分析）。

再以西南石油大学香城学府为例，屋顶总面积8561.25 m2，计算如下表。